Korszerű elektronikus eszközökben (pl.: okoseszközök, processzorok, stb.) igyekeznek minél több funkciót egyetlen félvezető lapkára, azaz egyetlen rendszerchip (SoC, System-on-Chip) eszközbe integrálni. Ennek következményeként – hiába a lehető legkisebb csíkszélességű technológiát alkalmazzák – a félvezető lapka mérete egyre inkább növekszik, ezzel egyidejűleg a kihozatal pedig egyre inkább csökken. Modern, Deep UV (DUV) fotolitográfiát alkalmazó 7nm csíkszélességű gyártástechnológiák esetén ez akár 20% alatt is lehet. További probléma, hogy a vegyesjelű integrált áramkörök esetén az analóg részek megvalósítása nem igényli a legkisebb csíkszélességű gyártástechnológia alkalmazását. Így lényegében az analóg áramköri részek megvalósítására feleslegesen pazarolnak értékes, és leginkább rendkívül drága területet a legkisebb csíkszélességű technológiákon.

A magasfokú integráltságú SoC eszközök esetén fokozatosan előtérbe kerül a sötét szilícium (dark silicon) jelenség problematikája. A rendszerchip eszközön található áramkörök nagy része nem kapcsolható be egyszerre a névleges feszültségszinteken úgy, hogy az eszköz ne melegedne túl, ne lépné túl lényegesen a TDP (Thermal Design Power) értékét. Egyes kutatások  eredményei azt jelzik (pl.: 8nm gyártástechnológia esetén), hogy a sötét szilícium terület a teljes integrált áramkör felületének akár 50…80%-a is lehet.

Az előbbiekben említett problémákra egy lehetséges megoldás az ún. heterogén, szilícium köztes hordozót alkalmazó, 3D rendszerintegrációiban rejlik. Ebben az esetben a rendszerchipet alkotó egyes áramköri részegységeket (pl.: GPU, CPU magok; Cache gyorsítótár; Audio/Video kódoló/dekódoló chipek; órajelelosztó hálózatokban alkalmazott áramkörök; működést vezérlő, ütemező áramkörök; érzékelő eszközök; jelfeldolgozó, erősítő, prekondicionáló, A/D átalakító áramkörök; stb.) külön-külön félvezető lapkán valósítják meg, különböző – az igényeknek legjobban megfelelő – gyártástechnológiák alkalmazásával. Heterogén rendszerintegráció esetén legtöbbször több aktív eszköz kerül egymásra elhelyezésre, hasonlóan a SiP (System-on-Package) vagy PoP (Package-on-Package) kialakításokhoz egy közös szilícium alapú, legtöbbször aktív köztes hordozón. Ez a kialakítás azonban számos termikus tervezési kérdést és megoldandó problémát vet fel.

A doktori kutatómunka célja a heterogén rendszerintegrációval kialakított eszközök termikus, és aktív, közegáramláson alapuló hűtési módszerek esetén áramlástani szempontokat is figyelembe vevő termikus menedzsment eljárások kidolgozása.

A jelölt feladatai:

• Ismerkedjen meg a modern heterogén rendszerintegrációval kialakított rendszerek felépítésével és általános jellemzőivel (pl.: Intel Hybrid IC line, AMD Zen architektúra)!
• Ismerje meg chiplet, EMIB, Foveros, Omni-directional-interconnection, F2F (face-to-face) connection fogalmakkal és megvalósításukkal!
• Alkossa meg a termikus helyettesítő képét a kiválasztott 3D kialakítású SiP eszköz(ök)nek! Vegye figyelembe a több irányú hőútakat és a hőcserén és/vagy hősugárzáson alapuló hőtranszfert!
• Tegyen javaslatot termikus szempontokat figyelembe vevő, új kialakítású modern tokozások kialakítására! Analitikus számításokkal, szimulációkkal és mérésekkel igazolja az új kialakítás működőképességét!